Este artigo é uma continuação da série Fundamentos de Kubernetes. Nos posts anteriores aprendemos o que são Pods, como criá-los utilizando o kubectl e como gerar manifestos YAML. Agora veremos como controlar o consumo de recursos dos containers.

Nota: Este conteúdo foi produzido a partir dos meus estudos no PICK – Programa Intensivo de Containers e Kubernetes, da LINUXtips, complementado pela documentação oficial do Kubernetes.

Limitando o consumo de CPU e memória de Pods no Kubernetes

Quando executamos aplicações em um cluster Kubernetes, é importante impedir que um único container consuma todos os recursos disponíveis do Node.

Para isso, o Kubernetes permite definir quanto de CPU e memória um container solicita e quanto ele pode utilizar no máximo.

Essas configurações são feitas através do bloco resources.

Criando um manifesto

Partindo do manifesto criado no artigo anterior, podemos criar uma nova versão para adicionar os limites de recursos.

cp pod.yaml pod-limitado.yaml

Depois basta editar o novo arquivo.

Estrutura do manifesto

Nosso Pod ficará semelhante ao exemplo abaixo:

apiVersion: v1
kind: Pod

metadata:
  name: timao

spec:
  containers:
    - name: ubuntu
      image: ubuntu

      args:
        - sleep
        - "1800"

      resources:
        requests:
          cpu: "300m"
          memory: "64Mi"

        limits:
          cpu: "500m"
          memory: "128Mi"

Após salvar o arquivo, podemos aplicá-lo no cluster.

kubectl apply -f pod-limitado.yaml

O bloco resources

Toda a configuração relacionada ao consumo de recursos fica dentro de:

resources:

Esse bloco possui duas seções principais:

• requests
• limits

Embora pareçam semelhantes, elas possuem funções diferentes.

Requests

Os requests representam a quantidade mínima de recursos que o container solicita ao cluster.

resources:
  requests:
    cpu: "300m"
    memory: "64Mi"

Esses valores são utilizados pelo Scheduler durante o agendamento do Pod.

Antes de escolher um Node, o Scheduler verifica se existe capacidade suficiente para atender aos recursos solicitados.

Podemos pensar nos requests como uma garantia mínima.

Se informarmos:

cpu: "300m"

estamos solicitando aproximadamente 300 millicores, ou cerca de 30% de um núcleo de CPU.

Já:

memory: "64Mi"

solicita 64 MiB (Mebibytes) de memória RAM para o container.

Limits

Enquanto os requests representam a quantidade mínima garantida, os limits definem o consumo máximo permitido.

resources:
  limits:
    cpu: "500m"
    memory: "128Mi"

Quando o container atinge esses valores, o comportamento depende do recurso.

Limite de CPU

Ao ultrapassar o limite de CPU, o container não é encerrado.

O Kernel reduz o tempo de processamento disponível para ele, processo conhecido como CPU Throttling.

Na prática, a aplicação continua funcionando, porém com desempenho reduzido.

Limite de memória

Com memória o comportamento é diferente.

Se o container ultrapassar o limite definido, o Kernel encerra o processo para proteger o restante do sistema.

No Kubernetes normalmente veremos o status:

OOMKilled

Esse é um dos problemas mais comuns encontrados em aplicações que não possuem limites configurados corretamente.

Verificando o Pod

Após criar o recurso, podemos visualizar suas configurações utilizando:

kubectl describe pod timao

Caso seja necessário acessar o container:

kubectl exec -it timao -- sh

Dentro dele podemos utilizar alguns comandos para inspecionar o ambiente.

Ver processos:

ps -ef

Ver utilização de memória:

free -m

Esses comandos ajudam a compreender o comportamento do container durante os testes.

Conclusão

Configurar requests e limits é uma das práticas mais importantes no Kubernetes.

Enquanto os requests garantem os recursos mínimos necessários para que o Scheduler consiga posicionar corretamente o Pod em um Node, os limits evitam que um container utilize recursos além do permitido.

Essa configuração torna o cluster mais previsível, melhora o compartilhamento de recursos entre aplicações e reduz problemas causados por consumo excessivo de CPU e memória.

Referências

Documentação oficial

• Kubernetes Documentation. Resource Management for Pods and Containers. Disponível em: https://kubernetes.io/docs/concepts/configuration/manage-resources-containers/

• Kubernetes Documentation. Assign CPU Resources to Containers and Pods. Disponível em: https://kubernetes.io/docs/tasks/configure-pod-container/assign-cpu-resource/

• Kubernetes Documentation. Assign Memory Resources to Containers and Pods. Disponível em: https://kubernetes.io/docs/tasks/configure-pod-container/assign-memory-resource/

• Kubernetes Documentation. kubectl apply. Disponível em: https://kubernetes.io/docs/reference/kubectl/generated/kubectl_apply/

• Kubernetes Documentation. kubectl describe. Disponível em: https://kubernetes.io/docs/reference/kubectl/generated/kubectl_describe/

Material complementar

• LINUXtips. PICK – Programa Intensivo de Containers e Kubernetes. Disponível em: https://linuxtips.io/pick/

• LINUXtips. Descomplicando Kubernetes. Disponível em: https://linuxtips.io/courses/